湖南紅層地區(qū)順層巖質高陡邊坡穩(wěn)定性及處治技術研究.pdf

1、隨著我國基礎設施建設步伐的加快，在山區(qū)鐵路和公路建設中都遇到了大量的順層巖質高陡邊坡穩(wěn)定問題。過去的工程實踐經(jīng)驗表明，順層巖質高陡邊坡是失穩(wěn)最多、危害最大的一類邊坡，給工程建設和生命財產(chǎn)造成了重大的損失。目前，由于對順層巖質高陡邊坡的穩(wěn)定性特征及工程治理設計方法尚缺乏深入系統(tǒng)的研究，因此，如何分析評價順層巖質高陡邊坡的穩(wěn)定性，提出合理的設計方案以預防順層滑坡的發(fā)生是擺在工程師面前的一道棘手的難題。
　　湖南省區(qū)域內存在著大量的晚白

2、堊系及早第三系陸相沉積的紅色、褐紅色、紫紅色泥質粉砂巖、泥巖等地層，工程領域將此種地層稱為紅層。紅層由于其形成條件的獨特性，具有特殊的工程性質，是典型的易滑地層，雨季經(jīng)常發(fā)生數(shù)量眾多的滑坡災害。
　　本文以常吉高速公路紅層地區(qū)順層巖質高陡邊坡的工程治理設計為背景，采用多種手段和方法，對順層巖質高陡邊坡的變形破壞機理、穩(wěn)定性分析計算方法、工程處治設計及施工方法等進行了較為全面系統(tǒng)的分析和研究，主要研究內容如下:
　　(1)通過

3、對現(xiàn)場紅層區(qū)域巖石的取樣，由巖石室內試驗:單軸抗壓試驗、巴西劈裂試驗、變角度剪切試驗、弱面直剪試驗，得到邊坡不同斷面、不同巖性、不同風化程度巖樣的抗壓強度、彈性模量、泊松比、抗拉強度、巖樣粘結力、內摩擦角以及弱面的剪切強度參數(shù)C、φ;并對這些參數(shù)進行分析研究，為進一步的力學分析提供數(shù)據(jù)基礎。
　　(2)對影響紅層地區(qū)順層巖質高陡邊坡穩(wěn)定性的主要因素進行了研究總結。影響因素大體上分為地質因素、工程因素以及其它因素。應用均勻設計對影響

4、紅層地區(qū)順層巖質高陡邊坡的多因素進行了敏感性分析。均勻設計能使試驗點在試驗范圍內均勻分布，可以大大減少試驗次數(shù)，獲得較好的試驗效果。按敏感性分析結果的重要性排序為:結構面傾角θ、內摩擦角φ、坡高h、巖石的重度γ、粘聚力C。
　　(3)在廣泛現(xiàn)場調研的基礎上，對紅層地區(qū)順層巖質高陡邊坡的變形破壞模式進行了研究總結。紅層地區(qū)順層巖質高陡邊坡的失穩(wěn)包括變形和破壞兩種形式，變形表現(xiàn)為坡體中未出現(xiàn)貫通性的破壞面，包括松動和蠕動;破壞的主要方

5、式有崩塌、滑動、傾倒、潰屈和拉裂。紅層地區(qū)順層巖質高陡邊坡的失穩(wěn)是個復雜的過程，失穩(wěn)模式包括蠕滑—拉裂、滑移—壓致拉裂、滑移—拉裂、彎曲—拉裂、塑流—拉裂和滑移—彎曲等。此外上述失穩(wěn)模式可以在時間上或空間上組合，構成組合模式。
　　(4)湖南紅層地區(qū)大多數(shù)順層巖質邊坡巖體中存在軟弱結構面，通過軟弱結構面對紅層地區(qū)順層巖質邊坡影響的力學分析，并通過數(shù)值模擬手段對湖南紅層地區(qū)順層巖質邊坡常見的破壞模式進行了研究分析，得出由于紅層軟巖特

6、殊的物理力學性質，實際開挖形成的巖質順層邊坡大多是順軟弱結構面或層面滑動，其破壞形式主要體現(xiàn)為平面滑動破壞。通過現(xiàn)場調查和數(shù)值模擬研究，總結了湖南紅層地區(qū)實踐中遇到的四類常見的紅層地區(qū)順層巖質邊坡，及其變形破壞機理。
　　(5)應用FLAC3D數(shù)值分析軟件，對紅層地區(qū)順層巖質高陡邊坡處治進行了模擬分析，通過對開挖順層巖質邊坡、抗滑樁順層巖質邊坡、加錨順層巖質邊坡以及樁錨順層巖質邊坡的應力場、位移場的分析對比，可以發(fā)現(xiàn):順層巖質邊坡

7、樁錨加固后，提高了邊坡的整體穩(wěn)定性，使結構的受力更趨合理，從而根本上解決了錨桿或者抗滑樁單獨作用所存在的弊端。
　　(6)從模糊多屬性決策基本理論出發(fā)，建立了邊坡支護設計方案優(yōu)選的評價體系;根據(jù)工程評價特點，采用AHP法和變異系數(shù)法相結合來確定評價指標的權重，構造出邊坡支護設計方案優(yōu)選的決策與評價模型，并將其結果同F(xiàn)LAC3D數(shù)值模擬程序運算的結果進行了對比，得到了一致的結果，說明該方法是成功有效的。
　　(7)以常吉高速公